об энергетике и не только

2023-02-16 03:38:42 Немного о мостах

Не будем обсуждать целесообразность разрушения мостов через Днепр и "политическую волю", рассмотрим вопрос: "а как, если вдруг поступит приказ".

Сначала вспомним об истории разрушений двух других мостов:
1) Антоновский мост через Днепр - пережил около 120 попаданий ракетами РСЗО "хаймерс" так и не получив критических повреждений. Два пролета были обрушены мощными, "правильно" размещенными зарядами взрывчатки. Сами пролеты остались более-менее целыми, просто "упали" с опор.
2) Мост в затоке возле Одессы - пережил 3 попадания калибрами, "подшаманили", усилили поврежденные части и дальше эксплуатируют.
3) Крымский мост - на одном из пролетов взорвался целый грузовик взрывчатки, результат (упрощенно) - просто деформировался один из пролетов, сорвался с креплений и сместил пару соседних пролетов. Пролет на котором произошел взрыв не развалился на 2 части, не завязался в морской узел - просто деформировался и сорвался с креплений, а опоры получили незначительные повреждения.

Следовательно, необходимо не разрушать пролет или опору моста, а каким-то образом сместить хотя бы один пролет со своего посадочного места и "уронить" его в реку
Калибр явно для этого не подходит - боевая часть маловата. У остальных ракет или дальность не та или БЧ не достаточная или точность подводит.

Но на мой взгляд выход есть - КИНЖАЛ + БЕРЕГОВЫЕ УСТОИ (опоры).
Береговые устои - это специфические опоры, служащие для соединения моста с берегом и поддержания крайних пролетов моста.
Чаще всего береговые устои полностью засыпаны щебнем или землей и со стороны кажется, что крайние пролеты просто лежат на утрамбованной "горке", укрепленной от размывания осадками.
Но на самом деле пролеты опираются на сложное техническое сооружение, такое же прочное, как и основные опоры.

Чем хорош Кинжал - у него нет большой боевой части, но есть огромная кинетическая энергия, которая при столкновении поверхностью (с утрамбованной насыпью из щебня/земли со скрытым ж/бетонным сооружением внутри) приведет к небольшому локальному землетрясению, которое с большой вероятностью повредит береговую опору и сдвинет с нее пролет. Даже если пролет не упадет - ремонт опоры и установка пролета на место потребует много времени и применения очень редкой и дорогой техники, которую возможно придется тащить из "далеких далей" и которая сама по себе является прекрасной мишенью. Открыть/Комментировать

2023-02-16 03:37:28 6) Котлы тепловых электростанций. Котел по большому счету - это сооружение из сваренных труб, но он работает при 550градусах цельсия и давлении более 300 атмосфер. Ремонт очень длительный и требует сварщиков высокой квалификации. Важно направление прилета ракеты, чтобы не попасть в рядом стоящее оборудование.
7) Водоводы киевской ГАЭС. Верхний бьеф (водоем) ГАЭС расположен на вершине холма, от него к Днепру идет 6 водоводов расположенных над землей, их разрушение не позволит использовать ГАЭС для сглаживания суточного графика нагрузки и затруднит управление энергосистемой.
8) Электрические реакторы на подстанциях и ОРУ - каждая ЛЭП генерирует паразитную (емкостную) реактивную энергию, в результате увеличиваются потери, уменьшается пропускная способность, увеличиваются скачки тока при отключениях ЛЭП. Их повреждение уменьшит управляемость энергосистемой
9) ЛЭП через Днепр - часто используются не серийные опоры, которые могут устанавливаться на небольших островках или искусственных фундаментах, их восстановление трудоемкое и "неудобное", натяжение проводов после восстановления опоры ЛЭП в таких случаях так же является делом "хлопотным" Открыть/Комментировать

2023-02-16 03:37:28 Почему же она до сих пор работает. Часть 3

Раз уж начались прилеты непосредственно по электростанциям - поговорим об из слабых местах

Для начала попробуем понять, какие повреждения наносит попадание "калибра" в машинный зал:
Стены машзала не делаются какими-то "сверх прочными", их можно сравнить со стенами панельной 9-ти этажки - нужны для защиты от ветра и осадков и не более того. Значит при разрушении стены не образуются массивные части, способные нанести серьёзные повреждения стальным конструкциях. Кровля при разрушении способна причинить еще меньше неприятностей, чем стены.
Генератор имеет массивный внешний корпус, который обычно рассчитан на внутренний взрыв водорода (многие генераторы охлаждаются водородом).
Турбины обычно имеют "двустенный" корпус, рассчитанный на давление пара более 300 атмосфер.
Если ракета взрывается при столкновении со стеной машзала - скорей всего турбина и генератор останутся "относительно целыми". Будут повреждены паропроводы и какое-то сопутствующее оборудование, возможен локальный пожар, но последствия вряд ли будут катастрофическими. Советские инженеры при проектировании электростанций думали о многих возможных последствиях и старались их минимизировать.
Если ракета пробивает стену или кровлю и взрывается с задержкой - тогда кому-то не повезло очень сильно.

А теперь об остальных слабых местах электростанций:
1) Если стоит задача уменьшить выработку э/э, но не требуется оставить без тепла и света близлежащие населенные пункты - традиционно уничтожать трансформаторы на открытых распределительных устройствах (далее - ОРУ). Это позволит электростанции сохранить в работе хотя бы один блок и снабжать э/э (по ЛЭП 10-35кВ) и горячей водой ближайшие населенные пункты. Обычно это город-спутник, в котором живут работники электростанции и ближайшие поселки.
2) Блочные трансформаторы энергоблоков - конструктивно это обычные силовые трансформаторы, у которых первичное напряжение равно выходному напряжению генератора, а вторичное - напряжению на ОРУ (110, 220, 330, 750кВ). Некоторые скажут, что это серийное изделие, которое можно купить где угодно. Но во первых - каждый трансформатор стоит денег и не малых, его надо купить, привезти и установить, во вторых - такие трансформаторы имеют нестандартный коэффициент трансформации и выпускаются малыми партиями или чаще всего на заказ. По большому счету, чтобы оперативно заменить блочный трансформатор - нужно демонтировать его с другого энергоблока.
3) Береговая насосная станция. Через конденсаторы всех паровых турбин прокачивается большое количество воды для охлаждение пара выходящего их турбины и его превращения в воду. Если прокачка воды прекращается - происходит срыв вакуума в последних ступенях цилиндра низкого давления турбины и энергоблок останавливается. На АЭС количество БНС обычно равно кол-ву энергоблоков. На обычных тепловых станциях одна БНС обычно обслуживает несколько блоков. Например на Бурштынской ТЭС таких БНС две. Цель не простая, часть оборудования заглублена в бетонные конструкции, но при повреждении и срок восстановительных работ не малый.
4) Дымовые трубы. Все тепловые электростанции с паровыми турбинами работают с пониженным давлением в топке котла. Это позволяет проводить визуальную ревизию состояния котла в ходе работы и не делать котел герметичным. Мощные тягодутьевые машины "высасывают" отработанные газы из топки и через трубу выбрасывают в атмосферу. Труба является не только "направляющей" для выброса, но и создает дополнительную разницу давлений на входе и выходе, тем самым "помогая" тягодутьевым машинам. Без трубы энергоблок работать не будет. Срок восстановления - несколько месяцев минимум. Например у Бурштынской ТЭС три трубы (2х250м+1х180м) на 12 энергоблоков.
5) Угольные мельницы. На эл.станциях работающих на угле этот самый уголь сначала перемалывают в специальных мельницах в угольную пыль. Эти мельницы и бункеры с готовой пылью расположены на некотором удалении от основного машзала по причине повышенной взрывоопасности. Открыть/Комментировать

2023-02-16 03:36:12 Ну и в завершении - самым уязвимым местом любой подстанции является ее пункт управления (иногда применяют термин ОПУ - общестанционный пункт управления). Это не комната, где сидят диспетчера и смотрят на множество разных приборов, а помещение или группа помещений, в которых размещены средства дистанционного управление всем оборудованием, а также устройства релейной защиты и автоматики. Уничтожение или значительное повреждение такого пункта превращает подстанцию из "автоматизированной системы распределения э/э" в набор силового и коммутационного оборудование, которое "пока еще работает". Все выключатели, разъединители, трансформаторы имеют резервные органы управления, установленные прям на корпусе устройств или рядом с ними, но управление подстанцией превращается в сверхсложную задачу и неминуемо приведет выходу из строя части оборудования из-за перегрузок, коротких замыканий и т.д. Открыть/Комментировать

2023-02-16 03:36:12 Почему же она до сих пор работает. Часть 2

Поговорим о том, почему так не просто вывезти из строя подстанцию 750/330кВ

Большая высоковольтная подстанция представляет собой территорию в несколько футбольных полей, на которой размещены сборные шины распределительных устройств (для обычного обывателя - целая кавалькада каких-то столбов, железных ферм и толстых проводов), между ними размещаются воздушные выключатели, трансформаторы тока и напряжения, электрические реакторы, силовие трансформаторы и автотрансформаторы.
Благодаря техническим решениям заложенных советскими инженерами и энергетиками - ОРУ изначально создаются модульными, и имеют возможность оперативного отключения отходящих ЛЭП и повреждённого оборудования.
Поскольку для напряжений 330 и 750кВ требуются большие "изоляционные" промежутки, для исключения самопроизвольного появления электрических разрядов (молний) между оборудованием, то такие отступы играют роль и дополнительных пожарных барьеров. Со временем между рядом стоящими трансформаторами стали возводить стены из железобетонных блоков.

Если ракета прилетает на сборные шины подстанции - то по сути происходит разрушение "железных столбов, ферм и толстых проводов", что со временем восстанавливается ремонтными бригадами. Повреждение воздушного выключателя - более существенная потеря, но их можно купить в Европе, а кое-что производилось и на украине.
А вот трансформаторы связывающие классы напряжений 330 и 750кВ являются потерей почти невосполнимой.
По сути каждый "узел трансформации" является набором из трех автотрансформаторов АОДЦТН–333000/750/330 (по одному на каждую фазу) и трех трансформаторов поперечного регулирования ОДЦТНП-92000/150. Это в своем роде уникальные трансформаторы, позволяющие более гибко управлять направлением перетока э/э, применяются только в нескольких республиках бывшего СССР и на территории украины выпускались только на одном предприятии ЧАО «Запорожтрансформатор», который нынче пребывает в состоянии банкротства.
В Европе применяются классы напряжений максимум до 400кВ, поэтому купить такой трансформатор там просто невозможно. Требуется передача конструкторской документации на одно из предприятий Европы, ее перевод и изготовление трансформаторов по спецзаказу.
Также подобный класс напряжений существует в США (765/345кВ), но опять же - спецзаказ и переделка конструкторской документации, создание соответствующей оснастки на предприятии-изготовителе - это долго и дорого.
Так что почти единственным источником автотрансформаторов 750/330кВ на украине является штатный резерв (на каждой подстанции должен был быть хотя бы один резервный экземпляр) и "дерибан" тех автотрансформаторов, которые связывали ЛЭП идущие в сторону Донбасса

Но при уничтожении автотрансформаторов важно помнить следующее:
1) Бак трансформатора сделан из толстого металла и требуется точное попадание, чтобы образовались большие пробоины и огонь уничтожил электрические обмотки
2) Важно направление прилета ракеты, чтобы не попасть в бетонную стену-перегородку или в скопление металлических ферм
3) Не перепутать расположение автотрансформатора АОДЦТН–333000/750/330 и трансформатора поперечного регулирования ОДЦТНП-92000/150, т.к. уничтожение последнего будет не "трагедией", а "мелкой неприятностью" Открыть/Комментировать

2023-02-16 03:30:51 Почему же она до сих пор работает. Часть 1

С началом ракетных обстрелов многие ждали, что после повреждения нескольких крупных подстанций объединенная энергосистема украины развалится на отдельные "островки" и большие города погрузятся во тьму.
Но этого не произошло.
Давайте попробуем разобраться почему.

На украине используются следующие классы напряжений: 0,4/6/10/35/110/150/220/330/500/750кВ
К "большой энергетике" можно отнести 750кВ, 330кВ, 220кВ и 110кВ (150).
Линии электропередач (далее - ЛЭП) на 330 и 730кВ используются для передачи большой мощности на большие расстояния с малыми потерями, их еще называют "системообразующими". Такие ЛЭП отходят от всех АЭС и большинства крупных тепловых электростанций (далее - ТЭС)
По ним э/э в больших количествах "транспортируется" из мест производства к крупным потребителям, т.к. крупные электростанции по ряду причин не строят внутри больших городов.
Если разрушить ЛЭП 330 и 750кВ - это просто заставит энергетиков украины резко сократить уровень выработки э/э и принять драконовские меры по сглаживанию уровня потребления э/э в течении суток, НО не приведет к коллапсу энергосистемы (далеко не все энергоблоки могут оперативно изменять свою мощность в широких пределах, а энергоблоки АЭС проектировали для работы по стабильному графику).
Настоящим "становым хребтом" ОЭС украины являются 110 и 220кВ.
https://frexosm.ru/power/#9.41/49.3348/33.7934
Да, они менее протяженные, с меньшей пропускной способностью, НО их в разы больше и они образуют очень разветвленную сеть, со множеством смежных маршрутов, своего рода "паутину", которая опутала всю территорию.
Энергосистему можно сравнить с сетью дорог - есть скоростные шоссе соединяющие сразу несколько областей, есть дороги областного и районного значения, и множество асфальтированных и грунтовых дорог "местного значения"
Разрушения подстанций 330 и 750кВ можно сравнить с уничтожением дорожных развязок на скоростных шоссе и части дорог областного и местного значения.
Но все остальные дороги ведь остаются.
Да, по ним нельзя ехать быстро и перевозить большие и тяжелые грузы, но таких дорог много и почти всегда можно добраться из точки "А" в точку "Б" использую уцелевшие дороги "районного значения", грунтовки, проселки и т.д.
Придется отключить крупные производства, ограничить остальную промышленность, но для работы ж/д, подачи э/э в жилые дома, работы систем водоснабжения и отопления этого хватит. Не круглосуточно, со множеством неудобств, но хватит.
А уничтожить сеть 110-220кВ - задача не тривиальная, и главное - не нужная.
Электроснабжение потребителей в течении 50% времени медленно, но верно пустит на дно экономику любой страны.
=================================
P.S.
Я бы посоветовал военным РФ сходить на консультацию в «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Северо-Запада» или «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Юга», в подразделение, где выполняют расчеты статической и динамической устойчивости энергосистем. Много лет между энергетиками бывшего СССР происходил обмен технической информацией и там точно знают, где в ОЭС украины наиболее уязвимые места, повреждение которых больше всего усложнит дальнейшее поддержание энергосистемы "на плаву" Открыть/Комментировать